【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于民航，具体涉及一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法。
技术介绍
1、重量和重心位置对飞机设计、飞行控制、飞行管理和飞行安全至关重要，它们在稳定性、可控性和性能方面起着重要作用，如爬升和巡航性能、起飞和着陆性能、飞行阻力、轨迹预测、航程、燃油消耗等。有利的重心位置可以减少飞行阻力和排放，而不合理的重心位置可能会导致飞行质量严重下降，甚至造成空难。此外，实时重心位置是实现主动重心控制的必要条件，从而实现重心与气动焦点的合理匹配，实现最佳飞行性能。然而，飞行过程中的飞机重量和重心位置无法通过传感器测量得到。
2、本专利技术就是在此背景下提出的，为民航客机重量和重心位置不可观测的问题提供解决方法，实现准确、实时的飞机重心位置估计，为飞行控制系统、飞行管理系统等关键机载系统功能实现和性能优化提供可靠输入。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是：
2、为解决民航客机重心位置不可观测的问题，本专利技术提出一种基于力矩平衡的纵向重心位置估计方法，综合利用飞机气动数据、发动机数据和传感器测量信息，从力矩平衡的角度出发推导飞机纵向重心位置的显示表达式。
3、为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：
4、一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，包括：
5、获取飞机对象的气动模型信息、发动机模型信息、导航参数、气流角、加速度计测量得到的三轴加速度及加速度计安装位置；所述气动模型信息包括气动
6、基于三轴加速度、俯仰角速率、偏航角速率、加速度计的安装位置计算飞机重心位置处的三轴加速度；
7、基于飞机重心位置处的三轴加速度、发动机推力、气动升力、迎角和侧滑角计算飞机重量的估计值；
8、基于俯仰力矩平衡假设，建立俯仰力矩平衡方程；基于俯仰力矩平衡方程计算飞机纵向重心位置的估计值。
9、本专利技术进一步的技术方案：所述基于三轴加速度、俯仰角速率、偏航角速率、加速度计的安装位置计算飞机重心位置处的三轴加速度的步骤中，采用的公式如下：
10、
11、其中，ax,acc,ay,acc,az,acc为加速度计测量得到的三轴加速度，q为俯仰角速率，p为滚转角速率，r为偏航角速率，xacc,yacc,zacc为加速度计的安装位置，和为上一时刻飞机重心位置的估计值。
12、本专利技术进一步的技术方案：所述基于飞机重心位置处的三轴加速度、发动机推力、气动升力、迎角和侧滑角计算飞机重量的估计值的步骤中，采用的公式如下：
13、
14、其中，fthrust为发动机推力，flift为气动升力，为飞机重量的估计值，α为迎角，β为侧滑角。
15、本专利技术进一步的技术方案：所述俯仰力矩平衡方程的表达式为：
16、
17、其中，mb为气动俯仰力矩，fx,fz为飞机所受合外力在机体坐标系上的投影，xb,zb为气动力矩参考点的位置，为飞机重心位置在重心坐标系中的坐标估计值。
18、本专利技术进一步的技术方案：所述飞机纵向重心位置的估计值的表达式为：
19、
20、其中，z0为飞机空重时的z向重心位置。
21、一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现上述的方法。
22、一种计算机可读存储介质，其特征在于存储有计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述的方法。
23、一种计算机程序产品，其特征在于包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现上述的方法。
24、本专利技术的有益效果在于：
25、本专利技术针对民航客机重心位置不可观测这一问题，提出了一种基于力矩平衡的纵向重心位置估计方法。相比较现有飞机重心位置估计方法，本专利技术给出了飞机重量和纵向重心位置信息的显示表达式，能够为机组提供更直观的参考指示；此外，本专利技术的估计结果能够为飞行控制系统、飞行管理系统等关键机载系统功能实现和性能优化提供可靠输入，在保障飞行安全的基础上进一步发挥飞机性能，以实现最优的飞行品质。
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1.一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，所述基于三轴加速度、俯仰角速率、偏航角速率、加速度计的安装位置计算飞机重心位置处的三轴加速度的步骤中，采用的公式如下：
3.根据权利要求1所述一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，所述基于飞机重心位置处的三轴加速度、发动机推力、气动升力、迎角和侧滑角计算飞机重量的估计值的步骤中，采用的公式如下：
4.根据权利要求1所述一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，所述俯仰力矩平衡方程的表达式为：
5.根据权利要求1所述一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，所述飞机纵向重心位置的估计值的表达式为：
6.一种计算机系统，其特征在于包括：一个或多个处理器，计算机可读存储介质，用于存储一个或多个程序，其中，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现权利要求1所述的方法。
7.一种计算机可读存储
8.一种计算机程序产品，其特征在于包括计算机可执行指令，所述指令在被执行时用于实现权利要求1所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，所述基于三轴加速度、俯仰角速率、偏航角速率、加速度计的安装位置计算飞机重心位置处的三轴加速度的步骤中，采用的公式如下：
3.根据权利要求1所述一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，所述基于飞机重心位置处的三轴加速度、发动机推力、气动升力、迎角和侧滑角计算飞机重量的估计值的步骤中，采用的公式如下：
4.根据权利要求1所述一种基于力矩平衡的民机纵向重心位置估计方法，其特征在于，所述俯仰力矩平衡方程的表...
【专利技术属性】
技术研发人员：翟少博，李广文，杜鑫阳，焦彦凯，侯屹岩，穆佳琳，程俊珉，贾秋玲，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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